ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία Συχνότητα του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων στο ουροποιογεννητικό σύστημα υγιών ανδρών αναπαραγωγικής ηλικίας Μάστορα Κ. Ειρήνη 2016

2 Συχνότητα του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων στο ουροποιογεννητικό σύστημα υγιών ανδρών αναπαραγωγικής ηλικίας

3 Frequency of Human Papilloma Virus (HPV) in the urinary and reproductive tract of healthy men

4 Τριμελής Επιτροπή Επιβλέπουσα Καθηγήτρια Πετεινάκη Ευθυμία Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Μικροβιολογίας Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Μέλη Σίμος Γεώργιος Καθηγητής Βιοχημείας Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Γερμενής Αναστάσιος Καθηγητής Εργαστηριακής Ανοσολογίας Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

5 Περιεχόμενα Περίληψη 1. Εισαγωγή 1.1. Βιολογία των Human Papilloma Viruses (HPVs) 1.2. Ταξινόμηση των Human Papilloma Viruses (HPVs) Alpha, Beta, Gamma, Mu, Nu Papillomaviruses 1.3. Δομή των Human Papilloma Viruses (HPVs) Δομή του καψιδίου Οργάνωση του γενώματος Ιική πρωτεΐνη Ε Ιική πρωτεΐνη Ε Ιική πρωτεΐνη Ε Ιική πρωτεΐνη Ε Ιική ογκοπρωτεΐνη Ε Ιική ογκοπρωτεΐνη Ε Ιική πρωτεΐνη L Ιική πρωτεΐνη L Μορφή του γενώματος 1.4. Κύκλος ζωής των Human Papilloma Viruses (HPVs) Είσοδος του ιού στο κύτταρο Αντιγραφή του ιικού γενώματος Μεταγραφή του ιικού γενώματος Σύνθεση του ιικού γενώματος Έξοδος του ιού από το κύτταρο Ιστολογικές αλλοιώσεις

6 Ποσοτική ή Πραγματικού Χρόνου Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης 2. Υλικά και Μέθοδοι 3. Αποτελέσματα 4. Συζήτηση 5. Αναφορές

7 Πρόλογος Η μόλυνση του γεννητικού συστήματος των γυναικών και των ανδρών από τον ιό των ανθρώπινων θηλωμάτων αφορά ένα από τα πλέον κοινά σεξουαλικά μεταδιδόμενα νοσήματα ιογενούς αιτιολογίας παγκοσμίως, με ποσοστά που ποικίλουν σε διαφορετικές χώρες και πληθυσμιακές ομάδες. Ο καρκίνος στο ουροποιογεννητικό σύστημα είναι εξαιρετικά συχνός τόσο στις γυναίκες όσο και στους άνδρες. Ένας αριθμός κλινικών, επιδημιολογικών, μοριακών και πειραματικών στοιχείων απέδειξε την αιτιολογική σχέση μεταξύ ορισμένων σεξουαλικά μεταδιδόμενων υπότυπων HPV και των νεοπλασιών του γεννητικού συστήματος. Η συσχέτιση αφορά κυρίως τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας στις γυναίκες και τον καρκίνο του στοματοφάρυγγα στους άνδρες. Με βάση τη συχνότητα ανίχνευσης των υπότυπων HPV από διάφορους βαθμούς τραχηλικής ενδοεπιθηλιακής νεοπλασίας (CIN Βαθμοί Ι-III), οι ιοί HPV υποδιαιρούνται σε υψηλού κινδύνου υπότυπους (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59 και 68) και σε χαμηλού κινδύνου υπότυπους (6, 11, 42-44). Τα κονδυλώματα των γεννητικών οργάνων (πρακτικά γνωστά ως οξυτενή κονδυλώματα) συνδέονται με δύο υπότυπους HPV, τους HPV 6 και HPV 11. Είναι πια γνωστό πως σημαντικό ποσοστό των περιπτώσεων γεννητικού καρκινώματος προκαλείται από μόλυνση με συγκεκριμένους υπότυπους του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων, υποδηλώνοντας ότι η ορθή τυποποίηση των ιών υψηλού κινδύνου είναι πολύτιμη στο πλαίσιο της πρόγνωσης της κακοήθειας. Ο πιο αξιόπιστος τρόπος χαρακτηρισμού των στελεχών του ιού στηρίζεται στην τεχνική της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης. Οι μέθοδοι που βασίζονται στην PCR έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την ανίχνευση και τυποποίηση των γεννητικών HPV σε κλινικά δείγματα, όπως τραχηλικά, κολπικά επιχρίσματα, ουρηθρικά εκκρίματα, τραχηλικά, κολπικά εκπλύματα, σπέρμα και βιοψίες. Ακόμη, η εύρεση των συγκεκριμένων υπότυπων HPV μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της προφύλαξης, μετά την εισαγωγή του προγράμματος εμβολιασμού έναντι του ιού HPV και στη χώρα μας. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνήσει εάν ο ασυμπτωματικός πληθυσμός είναι εκτεθειμένος στον ιό HPV καθώς και να συγκεκριμενοποιήσει τους υπότυπους χαμηλού και υψηλού κινδύνου που εντοπίζονται σε Έλληνες άνδρες, ώστε να εκτιμηθεί η σκοπιμότητα εμβολιαστικής κάλυψης του ανδρικού πληθυσμού έναντι του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα την κ. Ευθυμία Πετεινάκη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Μικροβιολογίας του τμήματος Ιατρικής, για την επίβλεψη της

8 μεταπτυχιακής μου εργασίας, αλλά κυρίως για τις πολύτιμες γνώσεις που μου παρείχε τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πρακτικό επίπεδο. Αποτελεί για μένα πρότυπο επιστήμονα και παράδειγμα δασκάλας με αξιοπρέπεια, ήθος και ευγένεια. Θα ήθελα ακόμη να ευχαριστήσω τον κ. Γεώργιο Σίμο, Καθηγητή Βιοχημείας και τον κ. Αναστάσιο Γερμενή, Καθηγητή Εργαστηριακής Ανοσολογίας, για τη συμμετοχή τους στην αξιολόγηση της παρούσας εργασίας, μα και για την προθυμία τους να με καθοδηγήσουν σε οποιοδήποτε επίπεδο. Ένα ξεχωριστό ευχαριστώ στη διδάκτορα Ζωή Φλώρου, για τις επιστημονικές υποδείξεις, τις συστάσεις και την πολύτιμη βοήθειά της και ένα ακόμη στις υποψήφιες διδάκτορες Ειρήνη Σεβδαλή και Γερασιμίνα Τσιντή για τη συνεργασία και τη συνολική στήριξή τους. Φυσικά, οφείλω το σπουδαιότερο ευχαριστώ στους γονείς μου Κωνσταντίνο και Αριστούλα και στην αδελφή μου Αικατερίνη, για όλα αυτά τα χρόνια που τους έχω δίπλα μου να μ αγαπούν και να με προσέχουν...

9 Περίληψη Η παρουσία του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων μελετήθηκε συνολικά σε 57 ουρηθρικά δείγματα υγιών ασυμπτωματικών ανδρών αναπαραγωγικής ηλικίας, από την περιοχή της Αθήνας, κατά τη διετία Η ανίχνευση και ο χαρακτηρισμός των ιών HPV χαμηλού και υψηλού κινδύνου πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο Real Time PCR. Το ποσοστό εύρεσης των υπότυπων χαμηλού κινδύνου ήταν 7% (HPV 6 3,5% και HPV 11 3,5%), ενώ το ποσοστό εύρεσης των υπότυπων υψηλού κινδύνου ήταν 12,3% (HPV 16 0%, HPV 18 0%, HPV 31 5,3%, HPV 33 5,3%, HPV 35 0%, HPV 39 0%, HPV 45 0%, HPV 51 0%, HPV 52 1,7%, HPV 56 0%, HPV 58 0%, HPV 59 0%) και αφορούσε αποκλειστικά τους υπότυπους HPV 31, HPV 33 και HPV 52, καθώς οι υπότυποι HPV 16, HPV 18, HPV 35, HPV 39, HPV 45, HPV 51, HPV 56, HPV 58 και HPV 59 δεν εντοπίστηκαν σε κανένα δείγμα. Ακόμη, δεν παρατηρήθηκε ταυτόχρονη παρουσία περισσότερου του ενός υπότυπου. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης έρευνας υποδεικνύουν ότι ο ιός συναντάται συνολικά σε ποσοστό 19,3% στον ελληνικό ανδρικό πληθυσμό, παρότι δεν προκαλεί κλινική εκδήλωση.

10 1. Εισαγωγή 1.1. Βιολογία των Human Papilloma Viruses (HPVs) Οι ιοί Papilloma (λατινική λέξη papilla: θηλή και ελληνική κατάληξη oma: όγκος) συγκροτούν την οικογένεια των Papillomaviridae. Είναι δίκλωνοι κυκλικοί DNA ιοί, με μέγεθος 7900 bp, χωρίς εξωτερικό περίβλημα. Προσβάλλουν κυρίως τη βασική στοιβάδα του επιθηλίου, ενώ σχετίζονται με την ανάπτυξη ενδοεπιθηλιακών αλλοιώσεων. Θεωρούνται λοιπόν υπεύθυνοι για την πρόκληση μίας σειράς βλαβών, οι οποίες εκτείνονται από κοινά θηλώματα μέχρι και καρκίνο του τραχήλου της μήτρας ή καρκίνο του πέους (Ζur Hausen et al., 1996). Οι συγκεκριμένοι ιοί ανακαλύφθηκαν στις αρχές του 20 ου αιώνα, όταν αποδείχθηκε ότι τα δερματικά θηλώματα μεταδίδονταν μεταξύ ατόμων μέσω ενός διηθητού παράγοντα. Το 1935 ο Francis Peyton Rous συσχέτισε τους ιούς Papilloma με τον καρκίνο του δέρματος, καθώς παρατήρησε πως κάποια μολυσμένα κουνέλια του γένους sylvilagus εμφάνιζαν θηλώματα, τα οποία μετά από σύντομο χρονικό διάστημα μετατρέπονταν σε κακοήθη όγκο. Το συμβάν αυτό, αποτέλεσε μία πρώτη ένδειξη, η οποία τελικά ενοχοποίησε τους ιούς για την πρόκληση καρκίνου. Από τότε κι έπειτα, εντοπίστηκαν διάφοροι τύποι αυτής της ομάδας ιών και συνδέθηκαν με τη δημιουργία όγκων σε ποικίλα είδη οργανισμών μεταξύ των οποίων και ο άνθρωπος. Ωστόσο, οι ιοί Papilloma έγιναν ευρέως γνωστοί στις αρχές της δεκαετίας του 80, όταν το 1983 ο Harald zur Hausen απομόνωσε τον πρώτο HPV 16 από μία γυναίκα που έπασχε από καρκίνο του τραχήλου της μήτρας. Αργότερα, διαπιστώθηκε ότι συγκεκριμένα στελέχη του ιού των ανθρώπινων θηλωμάτων συσχετίζονται με τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, μία από τις πλέον διαδεδομένες μορφές καρκίνου στον κόσμο. Συγκεκριμένα, ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας αποτελεί τη δεύτερη πιο συχνή μορφή καρκίνου μεταξύ των γυναικών παγκοσμίως (Parkin et al., 2000, Jemal et al., 2011). Στη συνέχεια, ταυτοποιήθηκαν και αλληλουχήθηκαν πλήρως περισσότεροι από 100 διαφορετικοί τύποι HPVs (Ζur Hausen et al., 2000, Bernard et al., 2010). Οι ιοί των ανθρώπινων θηλωμάτων μεταδίδονται κυρίως μέσω δερματικής επαφής. Ακόμη, 30 περίπου στελέχη του ιού μεταδίδονται μέσω σεξουαλικής επαφής και προσβάλλουν το ουρογεννητικό σύστημα (Gillison et al., 2001). Οι HPVs βάσει του τροπισμού τους διαχωρίζονται σε δερματικούς ιούς και σε ιούς που προσβάλλουν το επιθήλιο του βλεννογόνου. Οι δερματικοί τύποι HPVs προκαλούν καλοήθη δερματικά θηλώματα όπως το κοινό θήλωμα, το ακροχορδώδες θήλωμα και το

11 επίπεδο θήλωμα (Pfister et al., 2003). Οι τύποι HPVs που προσβάλλουν το επιθήλιο του βλεννογόνου προκαλούν αλλοιώσεις στον τράχηλο της μήτρας, στον ανώτερο αναπνευστικό σωλήνα, στον οισοφάγο και αποτελούν τον κύριο αιτιολογικό παράγοντα για την ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία και τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, ενώ ανάλογα με την έκταση και τη σοβαρότητα της βλάβης κατηγοριοποιούνται σε τρεις χαρακτηριστικές ομάδες: στην ομάδα υψηλής επικινδυνότητας, τα μέλη της οποίας είναι συνδεδεμένα με την πρόκληση επεκτατικού καρκίνου του ουρογεννητικού συστήματος, στην ομάδα ενδιάμεσης επικινδυνότητας, τα μέλη της οποίας συχνά ανευρίσκονται σε δυσπλασίες και στην ομάδα χαμηλής επικινδυνότητας, τα μέλη της οποίας είναι στενά συνδεδεμένα με την πρόκληση θηλωμάτων, ενώ εντοπίζονται σπανίως στον καρκίνο (Munoz et al., 2003, Bernard et al., 2010). Εκτός από τον καρκίνο στον τράχηλο της μήτρας, οι HPVs σχετίζονται με την εμφάνιση καρκίνου στο πέος, στη μήτρα και στον πρωκτό. Ακόμη, ο καρκίνος στο λάρυγγα, στον οισοφάγο και στον πνεύμονα μοιάζει ιστολογικά με τον καρκίνο στον τράχηλο της μήτρας, γεγονός που εμπλέκει τους ιούς Papilloma με επιπλέον καρκινικές μορφές. Εικόνα 1: Απεικόνιση του καψιδίου των Human Papilloma Viruses (HPVs) Ταξινόμηση των Human Papilloma Viruses (HPVs) Οι Papillomaviruses ταξινομήθηκαν πρωτίστως μαζί με τους Polyomaviruses και τον SV 40 στην οικογένεια των Papovaviridae. Αυτή η ομαδοποίηση βασίστηκε κατά κύριο λόγο στην ομοιότητα του καψιδίου τους, στην έλλειψη περιβλήματος καθώς και στην ύπαρξη δίκλωνου κυκλικού μορίου DNA (Danos et al., 1989). Μεταγενέστερα ωστόσο, η διεθνής επιτροπή ταξινόμησης των ιών (ICTV) ενέκρινε τη σύσταση μίας ξεχωριστής ταξινομικής οικογένειας ιών, αυτής των Papillomaviridae, που περιλάμβανε τους ιούς Papilloma χωρίς τους ιούς Polyoma και SV 40. Ο διαχωρισμός αυτός έγινε κυρίως βάσει διαφορών στην οργάνωση, στο μέγεθος και

12 στη νουκλεοτιδική αλληλουχία μεταξύ των Papillomaviruses και των Polyomaviruses και SV 40 ιών, μελών της οικογένειας Papovaviridae (Regenmortel et al., 2002, De Villiers et al., 2004). Η ταξινόμηση των ιικών τύπων έγινε με βάση την προέλευση του στελέχους και το βαθμό συγγένειας των ιικών γενωμάτων (Chang et al., 1995). Οι ιοί Papilloma δεν κατηγοριοποιήθηκαν σε ορότυπους, αλλά ομαδοποιήθηκαν σε γένη, τα ονόματα των οποίων προέρχονται από ένα γράμμα της ελληνικής αλφαβήτου (Αlphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Deltapapillomavirus, Epsilonpapillomavirus, Zetapapillomavirus, Etapapillomavirus, Thetapapillomavirus, Iotapapillomavirus, Kappapapillomavirus, Lamdapapillomavirus, Μupapillomavirus, Nupapillomavirus, Xipapillomavirus, Omicronpapillomavirus, Pipapillomavirus). Ακόμη, κάθε γένος διαχωρίστηκε περαιτέρω σε τύπους, υπότυπους και παραλλαγές (variants). Η συγκεκριμένη διάκριση στηρίχθηκε στην ομοιότητα της αλληλουχίας του καψιδιακού γονιδίου L1. Η αλληλουχία του γονιδίου L1 διαφέρει μεταξύ των διαφορετικών τύπων τουλάχιστον κατά 10%, μεταξύ των υπότυπων κατά 2%-10%, ενώ μεταξύ των παραλλαγών κατά 2% (De Villiers et al., 2004, Bernard et al., 2006, 2010). Τα γένη Αlphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Μupapillomavirus, Nupapillomavirus περιέχουν στελέχη των Papilloma ιών που απομονώθηκαν από τον άνθρωπο, ενώ τα γένη Deltapapillomavirus, Epsilonpapillomavirus, Zetapapillomavirus, Etapapillomavirus, Thetapapillomavirus, Iotapapillomavirus, Kappapapillomavirus, Lambdapapillomavirus, Xipapillomavirus, Omicronpapillomavirus, Pipapillomavirus περιέχουν στελέχη των ιών Papilloma που εντοπίστηκαν κυρίως σε πτηνά και θηλαστικά (Antonson et al., 2006, Charles et al., 2007). Εικόνα 2: Σχηματική ταξινομική κατάταξη των Papilloma Viruses (PVs) μέσω φυλογενετικού δένδρου.

13 Alpha, Beta, Gamma, Mu, Nu Papillomaviruses Τα γένη Alphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Mupapillomavirus και Nupapillomavirus περιέχουν στελέχη των ιών Papilloma που απομονώθηκαν από τον άνθρωπο. To γένος Alpha Papillomavirus συμπεριλαμβάνει τους ιούς που προσβάλλουν το επιθήλιο του βλεννογόνου και κάποιους από τους ιούς που προσβάλλουν το επιθήλιο του δέρματος (Bernard et al., 2010). Οι τύποι HPVs που συγκαταλέγονται στην ομάδα υψηλής επικινδυνότητας επιδρούν στο επιθήλιο του τραχήλου της μήτρας και προκαλούν καρκίνο (Bosch et al., 2008, Zur Hausen et al., 2009). Σε αυτή την ομάδα περικλείονται οι HPV 16 και HPV 18, οι κύριοι παράγοντες πρόκλησης καρκινικών τραχηλικών αλλοιώσεων. Είναι πλέον γεγονός, πως στο 90% των περιπτώσεων καρκίνου του τραχήλου της μήτρας ανευρίσκεται DNA από HPVs και σε ποσοστό της τάξης του 50% αυτών των περιπτώσεων, ανιχνεύεται το DNA του HPV 16 (Bosch et al., 2001, De Sanjose et al., 2010, Li et al., 2011). Oι υπόλοιποι τύποι αυτού του γένους ταξινομούνται στην ομάδα ενδιάμεσης επικινδυνότητας και στην ομάδα χαμηλής επικινδυνότητας, βάσει της συχνότητας με την οποία εντοπίζονται σε καρκινικές αλλοιώσεις. Οι τύποι της ομάδας χαμηλής επικινδυνότητας δεν εμπλέκονται σχεδόν ποτέ στην πρόκληση καρκίνου, ωστόσο παρουσιάζουν ενδιαφέρον τόσο ερευνητικά όσο και διαγνωστικά, καθώς προκαλούν θηλώματα του ουρογεννητικού συστήματος (Doorbar et al., 2006, Hsueh et al., 2009).

14 Οι τύποι HPVs που προσβάλλουν το επιθήλιο του δέρματος ομαδοποιούνται σε τέσσερα διαφορετικά γένη, Beta, Gamma, Mu και Nu Papillomaviruses. Οι συγκεκριμένοι ιοί εντοπίζονται συχνά σε δείγματα υγιούς δέρματος, αποδεικνύοντας ότι προκαλούν ασυμπτωματικές μολύνσεις. Το γένος Beta Papillomavirus διαιρείται σε τέσσερα διαφορετικά στελέχη HPVs. Τα μέλη της οικογένειας αυτής προσβάλλουν το επιθήλιο του δέρματος χωρίς όμως να προκαλούν αλλοιώσεις. Παρόλα αυτά, η μόλυνση ανοσοκατεσταλμένων ασθενών από στελέχη του συγκεκριμένου γένους μπορεί να προκαλέσει μη μελανωματικό καρκίνο του δέρματος (Pfister et al., 2003). Τα στελέχη HPV 5 και HPV 8 ανευρίσκονται στο 90% αυτών των όγκων (Kremsdorf et al., 1983). Τα γένη Gamma, Mu και Nu Papillomaviruses περιέχουν τα υπόλοιπα στελέχη HPVs και προκαλούν δερματικά θηλώματα, τα οποία δεν εξελίσσονται ποτέ σε καρκίνο (Doorbar et al., 2006). Το γένος Gamma σχετίζεται με τα στελέχη HPV 101, HPV 103, το Mu με τα στελέχη HPV 1, HPV 63, ενώ το Nu με το στέλεχος HPV Δομή των Human Papilloma Viruses (HPVs) Δομή του καψιδίου Οι ιοί Papilloma είναι μία ομάδα μικρών δίκλωνων DNA ιών, μεγέθους 7900 bp και διαμέτρου nm, χωρίς εξωτερικό περίβλημα (Zheng et al., 2006). Το ιικό σωμάτιο περικλείεται στην εξωτερική του επιφάνεια από 72 πενταμερή της πρωτεΐνης L1 (Βaker et al., 1991). Η καψιδιακή πρωτεΐνη L1 είναι o παράγοντας που συμβάλλει στην αναγνώριση των ιικών σωματίων από το ανοσολογικό σύστημα του προσβεβλημένου ατόμου (Υang et al., 2004, Johnson et al., 2009). Η καψιδιακή πρωτεΐνη L2 τοποθετείται εσωτερικά του σκελετού της πρωτεΐνης L1 και έχει άγνωστο δομικό ρόλο (Day et al., 2004, 2008). Ωστόσο, η πρωτεΐνη L2 συνδέεται μέσω μίας υδρόφοβης περιοχής κοντά στο C-τελικό άκρο της με την πρωτεΐνη L1. Μέσω αυτής της περιοχής η L2 εισέρχεται στο κέντρο του πενταμερούς L1 (Finnen et al., 2003). Η βασική της λειτουργία είναι η συμμετοχή της στο πακετάρισμα του ιικού DNA στα νεοσχηματιζόμενα ιικά καψίδια (Buck et al., 2004, Bossis et al., 2005, Kamper et al., 2006, Richards et al., 2006). Ακόμη, οι κυτταρικές ιστόνες συμπυκνώνουν το γένωμα του ιού σε ένα δίκλωνο κυκλικό DNA χρωμόσωμα εντός του καψιδίου L1/L2 (Ηοwley et al., 1996). Το πενταμερές L1 περιέχει πέντε θηλιές που μοιάζουν με πλαϊνές προεξοχές και αποτελούνται από 100 C-τελικά άκρα. Κάθε προεξέχουσα θηλιά αποτελείται από μία α-έλικα, αγκιστρωμένη στον πυρήνα του πενταμερούς L1

15 διαμέσου δύο ελίκων, της έλικας 2 και της έλικας 3. Τα πενταμερή είναι συνδεδεμένα με ισχυρούς υδρόφοβους δεσμούς μέσω της έλικας 4 του ενός πενταμερούς και των ελίκων 2 και 3 του γειτονικού πενταμερούς. Τα υπόλοιπα C-τελικά άκρα επιστρέφουν στον πυρήνα της L1 για να σχηματίσουν την έλικα 5 (Bishop et al., 2007). Εικόνα 3: Παρουσίαση της δομής του καψιδίου των Human Papilloma Viruses (HPVs) Οργάνωση του γενώματος Το γένωμα των ιών Papilloma είναι ένα δίκλωνο κυκλικό μόριο DNA. Στα ιικά σωμάτια το DNA εντοπίζεται συνδεδεμένο με κυτταρικές ιστόνες σχηματίζοντας μία μορφή που μοιάζει με τη χρωματίνη (Ηοwley et al., 1996). Περιλαμβάνει έξι μη δομικά ιικά γονίδια, τα Ε1, Ε2, Ε4, Ε5, Ε6, Ε7 και δύο δομικά γονίδια, τα L1, L2 (Zheng et al., 2006). Ακόμη, περιέχει οκτώ ανοιχτά πλαίσια ανάγνωσης (ORFs, open reading frames). Το γένωμα των ιών Papilloma διαχωρίζεται βάσει των λειτουργικών του δραστηριοτήτων σε τρεις τομείς, την πρώιμη περιοχή (Ε, early region), την όψιμη περιοχή (L, late region) και τη ρυθμιστική περιοχή (LCR, long control region). H πρώιμη περιοχή κωδικοποιεί για τις πρώιμες ιικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες E1, E2, E4, E5, E6 και E7, που επηρεάζουν την αντιγραφή, τη μεταγραφή και τη μετάφραση του DNA των μολυσμένων κυττάρων (Danos et al., 1982). Η όψιμη περιοχή κωδικοποιεί για τις όψιμες δομικές πρωτεΐνες L1 και L2, που σχηματίζουν το ιικό καψίδιο. Η ρυθμιστική περιοχή LCR έχει μέγεθος 850 bp και δεν περιέχει στην αλληλουχία της ανοιχτά πλαίσια ανάγνωσης. Η περιοχή αυτή εντοπίζεται μεταξύ του τέλους του γονιδίου L1 και της αρχής του γονιδίου Ε6. Ακόμη, η LCR περιλαμβάνει τη θέση έναρξης της αντιγραφής και αρκετές ρυθμιστικές αλληλουχίες για την έκφραση του ιικού DNA (Demeret et al., 1995, Tan et al., 2002).

16 Η έκφραση του γενώματος του HPV 16 ρυθμίζεται από δύο βασικούς υποκινητές, τον υποκινητή p97, που είναι υπεύθυνος για την έκφραση των πρώιμων γονιδίων (Smotkin et al., 1986) και τον υποκινητή p670, που είναι υπεύθυνος για την έκφραση των όψιμων γονιδίων (Hummel et al., 1992, Grassmann et al., 1996). Εικόνα 4: Παρουσίαση της οργάνωσης του γενώματος των Human Papilloma Viruses (HPVs). Εικόνα 5: Σχηματική αναπαράσταση του γενώματος των Human Papilloma Viruses (HPVs) Ιική πρωτεΐνη Ε1 Η ιική πρωτεΐνη Ε1 αποτελεί μία πολυλειτουργική πυρηνική φωσφοπρωτεΐνη με χαμηλό επίπεδο έκφρασης και μέγεθος kda. Η παρουσία της είναι απαραίτητη

17 για την αντιγραφή του ιικού γενώματος (Ustav, Stenlund et al., 1991), ενώ παρουσιάζει εκτεταμένη αμινοξική και λειτουργική ομολογία με το μεγάλο Τ- αντιγόνο του SV 40 και του ιού Polyoma (Clertant et al., 1984, Masky et al., 1997). Η πρωτεΐνη Ε1 προσδένεται σε ειδικές περιοχές του DNA, ενώ διαθέτει δραστικότητα ελικάσης και ΑΤPάσης. Ακόμη, έχει τη δυνατότητα να σχηματίζει σύμπλοκα με την πρωτεΐνη Ε2 και τη μεγάλη υπομονάδα της DNA πολυμεράσης α. Η δραστικότητα της ΑΤPάσης τοποθετείται στη C-τελική περιοχή της πρωτεΐνης. To C-τελικό άκρο της E1 συμβάλλει στον ολιγομερισμό της σε ένα εξαμερές (Thorner et al., 1993). Αυτός ο τομέας είναι επίσης υπεύθυνος για την αλληλεπίδραση με την πολυμεράση α του ξενιστή (Masterson et al., 1998). Παρουσία ΑΤP η Ε1 προσδένεται σε μία πλούσια σε ΑΤ περιοχή της LCR προκαλώντας δομικές αλλαγές (Shawn, Holt, Van, Wilson et al., 1995). Σαν πρωτεΐνη έναρξης της αντιγραφής η Ε1 κατέχει δύο βασικούς ρόλους, δρα ως πρωτεΐνη πρόσδεσης αναγνωρίζοντας το σημείο έναρξης της αντιγραφής, ενώ δρα και ως ελικάση ξεδιπλώνοντας τη θέση έναρξης της αντιγραφής ώστε να προχωρά η αντιγραφική διχάλα (Liu et al., 1995). Η Ε1 προσδένεται σε μία επαναλαμβανόμενη αλληλουχία 18 bp εντός της περιοχής έναρξης της αντιγραφής με τη βοήθεια της πρωτεΐνης Ε2, η οποία λειτουργεί ως διμερής αντιγραφικός παράγοντας (Titolo et al., 2003). Το σύμπλοκο Ε1-Ε2 αποτελείται από ένα διμερές Ε2 και δύο μόρια Ε1. Το σύμπλοκο δρα σαν δομική μονάδα για τη συγκρότηση ενός μεγαλύτερου εξαμερούς συμπλόκου Ε1, που έχει την ιδιότητα να ξετυλίγει το DNA (Sedman et al., 1998). Η Ε2 επομένως, λειτουργεί ως παράγοντας που κατευθύνει την Ε1 στην περιοχή πρόσδεσής της και επιπρόσθετα ως παράγοντας που συναρμολογεί τα μονομερή Ε1 (Liu et al., 1995, D Abramo, Archambaul et al., 2011). Η πρωτεΐνη Ε1 αποτελεί επιπλέον έναν εξαιρετικά ελκυστικό στόχο σε ό, τι αφορά την ανάπτυξη αντί-hpv φαρμάκων, εφόσον είναι απαραίτητη για την ιική αντιγραφή και παθογένεια (White et al., 2005, Archambaul et al., 2013). Εικόνα 6: Απεικόνιση της τριτοταγούς δομής της ιικής πρωτεΐνης Ε1.

18 Εικόνα 7: Απεικόνιση Α) της αλληλεπίδρασης της ιικής πρωτεΐνης Ε1 με το DNA του κυττάρου και Β) των εξαμερών της ιικής πρωτεΐνης Ε1 κατά το ξετύλιγμα του DNA Ιική πρωτεΐνη Ε2 Η ιική πρωτεΐνη Ε2 είναι μία πρωτεΐνη μεγέθους 50 kda, που δρα ως διμερές και ρυθμίζει την αντιγραφή και τη μεταγραφή του ιικού DNA (Laimins et al., 1998, Blachon et al., 2003, Mc Bride et al., 2004, Ilves et al., 2006). Αποτελείται από τρεις περιοχές, τη C-τελική περιοχή, η οποία σχηματίζει μία διμερή δομή β-βαρελιού που προσδένεται στο DNA, (Hegde et al., 1992, 2002) την περιοχή αρμός (hinge region) και τη N-τελική περιοχή, η οποία σχηματίζει μία α-έλικα (Anston et al., 2000). Η C- τελική περιοχή και η Ν-τελική περιοχή είναι αρκετά συντηρημένες μεταξύ των HPVs, ενώ η περιοχή αρμός εμφανίζει ετερογένεια (Francis et al., 2000). Η πρωτεΐνη Ε2 συνδέεται σε ειδικές θέσεις στο DNA βοηθώντας την πρόσδεση της Ε1 στη θέση έναρξης της αντιγραφής. Επιπλέον, επιδρά στη ρύθμιση της μεταγραφής δρώντας ως ενεργοποιητής ή καταστολέας (Cripe et al., 1987). Η Ε2 προσδένεται σε τέσσερις θέσεις της συντηρημένης αλληλουχίας ACCGN 4CGGT (Bouvard et al., 1994). Οι περιοχές αυτές βρίσκονται εντός της περιοχής LCR του HPV 16 και ρυθμίζουν τη μεταγραφή των γονιδίων Ε6 και Ε7 (Smotkin et al., 1986). Οι δύο από αυτές, βρίσκονται στο ΤΑΤΑ box ανοδικά του υποκινητή p97 του γονιδίου Ε6 και συνορεύουν στο 5 άκρο με μία θέση πρόσδεσης του μεταγραφικού παράγοντα Sp1 και στο 3 άκρο με τον παράγοντα πρόσδεσης στο ΤΑΤΑ box (TBP). Η σύνδεση της Ε2 στις περιοχές κοντά στον υποκινητή εμποδίζει την πρόσδεση του Sp1 και του TBP στις αντίστοιχες θέσεις τους και επάγει την καταστολή της μεταγραφής (Dostatni et al., 1991, Tan et al., 1992, 2002). Οι άλλες δύο, εντοπίζονται ανοδικά του υποκινητή και η πρόσδεση της Ε2 σε αυτές οδηγεί στην ενεργοποίηση της μεταγραφής (Ηam et al., 1994). Η Ε2 παρουσιάζει διαφορετική συγγένεια για τις θέσεις πρόσδεσης, ενώ η κάλυψη των θέσεων εξαρτάται από τη συγκέντρωση. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις η Ε2

19 συνδέεται σε θέσεις που τοποθετούνται μακριά από τον υποκινητή του γονιδίου Ε6. Στην περίπτωση αυτή, οι κυτταρικοί μεταγραφικοί παράγοντες μπορούν να προσδεθούν και να ξεκινήσει η έκφραση των γονιδίων Ε6 και Ε7 (Steger, Corbach et al., 1997). Σε χαμηλές συγκεντρώσεις καταλαμβάνονται και οι τέσσερις θέσεις πρόσδεσης της E2 και οι κυτταρικοί μεταγραφικοί παράγοντες όπως ο Sp1 και ο TFIID/B εκτοπίζονται από το TATA box. Τότε, η Ε2 δρα ως μεταγραφικός καταστολέας και σταματά την έκφραση των γονιδίων Ε6 και Ε7 (Romanczuk et al., 1990, Steger, Corbach et al., 1997). Εικόνα 8: Απεικόνιση της ιικής πρωτεΐνης Ε2 και παρουσίαση των τριών βασικών περιοχών και των λειτουργιών της. Εικόνα 9: Απεικόνιση του διμερούς της ιικής πρωτεΐνης Ε2 και παρουσίαση των οκτώ β-βαρελιών και των τεσσάρων α-ελίκων.

20 Εικόνα 10: Απεικόνιση των θέσεων πρόσδεσης της πρωτεΐνης Ε2 στο γένωμα του ιού HPV Ιική πρωτεΐνη Ε4 Η ιική πρωτεΐνη Ε4 συντίθεται στην όψιμη φάση του κύκλου ζωής των HPVs και εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα, τα υψηλότερα ίσως απ όλες τις υπόλοιπες πρωτεΐνες του ιού. To ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης της Ε4 μεταφράζεται μαζί με τα πέντε πρώτα αμινοξέα του γονιδίου Ε1 (Middleton et al., 2003, Doorbar et al., 2013). Ακόμη, από το ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης της Ε4 απουσιάζει το κωδικόνιο λήξης AUG. Σχηματίζεται έτσι τελικά η πρωτεΐνη Ε1^Ε4 (Howley et al., 1996). Όλοι οι ιοί Papilloma εκφράζουν την πρωτεΐνη Ε1^Ε4 στην όψιμη φάση του κύκλου ζωής τους. Η Ε1^Ε4 αποτελεί ουσιαστικά το σημαντικότερο παράγοντα ρύθμισης της αντιγραφής του ιικoύ γενώματος στην όψιμη φάση ζωής (Wilson et al., 2005). Παρόλα αυτά, η λειτουργία της δεν είναι πάντοτε απαραίτητη για την αντιγραφή όλων των τύπων των ιών Papilloma (Fang et al., 2006). Η Ε1^Ε4 αλληλεπιδρά με το δίκτυο ινιδίων κερατίνης στα διαφοροποιημένα κερατινοκύτταρα επάγοντας την καταστροφή του δικτύου και την απελευθέρωση των νεοσχηματιζόμενων ιικών σωματίων (Mc Intosh et al., 2010). Η πρωτεΐνη Ε1^Ε4 του HPV 16 διαχωρίζεται σε τρεις λειτουργικές περιοχές, το Ν- τελικό άκρο, με το πλούσιο σε λευκίνη μοτίβο (LLXLL), την κεντρική πλούσια σε προλίνη περιοχή και το C-τελικό άκρο (Roberts et al., 1998). Συγκεκριμένα, το συντηρημένο μοτίβο πλούσιο σε λευκίνη (LLXLL) στο Ν-τελικό άκρο της Ε1^Ε4 είναι απαραίτητο για την αλληλεπίδραση με το δίκτυο ινιδίων κερατίνης ενώ το C-τελικό άκρο της Ε1^Ε4 των HPV 16 και HPV 18 απαιτείται για την καταστροφή του (Roberts et al., 1994). Μία ακόμη λειτουργία της E1^E4 των HPV 11 και HPV 16 αποτελεί η παύση του κυτταρικού κύκλου στη φάση G2, γεγονός που εφαρμόζεται σε μία ποικιλία κυτταρικών σειρών (Davy et al., 2002, 2005, Roberts et al., 2008). Ακόμη, η Ε1^Ε4 πρωτεΐνη του HPV 16 διαθέτει και την ικανότητα επαγωγής της

21 απόπτωσης, ενώ μελετάται εκτενώς και η σχέση, η σύνδεση και η αλληλεπίδραση της πρωτεΐνης με τα μιτοχόνδρια του κυττάρου και τους εμπλεκόμενους αποπτωτικούς μηχανισμούς (Raj et al., 1994, 2004) Ιική πρωτεΐνη Ε5 Η ιική πρωτεΐνη E5 είναι μία μικρή υδρόφοβη πρωτεΐνη. Τοποθετείται στις ενδοσωμικές μεμβράνες και στη συσκευή Golgi, ενώ περιστασιακά εντοπίζεται και στις κυτταρικές μεμβράνες (Conrad et al., 1993, Nath et al., 2006, Hu et al., 2009, Wetherill et al., 2012). H πρωτεΐνη E5 εκφράζεται τόσο στο όψιμο όσο και στο πρώιμο στάδιο της ζωής του ιού. Στο πλαίσιο ολόκληρου του γενώματος του HPV 31 αποδεδείχθηκε ότι η Ε5 επηρεάζει τα επίπεδα φωσφορυλίωσης του EGF στα διαφοροποιημένα και στα αδιαφοροποίητα κύτταρα (Fehrmman et al., 2003). Συγκεκριμένα, η απώλεια της Ε5 συμβάλλει στην αναστολή των όψιμων ιικών λειτουργιών στα διαφοροποιημένα κύτταρα, επιβεβαιώνοντας ότι η βασική της λειτουργία εντοπίζεται σε αυτή την κατηγορία των κυττάρων (Flores et al., 2000). Ακόμη, η πρωτεΐνη Ε5 ίσως εμπλέκεται και στην ικανότητα διαφυγής του ιού από την ανοσολογική απάντηση του ξενιστή συγκρατώντας το MHC τύπου I στη συσκευή Golgi και εμποδίζοντας μ αυτό τον τρόπο τη μεταφορά του στην κυτταρική επιφάνεια (Ashrafi et al., 2005, 2006) Ιική ογκοπρωτεΐνη Ε6 Η ιική ογκοπρωτεΐνη Ε6 των ιών χαμηλής και υψηλής επικινδυνότητας αποτελείται από 150 αμινοξέα και περιλαμβάνει δύο περιοχές σύνδεσης του ψευδαργύρου με το μοτίβο Cys-X-X-Cys. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι συντηρημένο μεταξύ των HPVs και επιτελεί μία σημαντική λειτουργία για τον κύκλο ζωής του ιού (Cole, Danos et al., 1987). Η πρωτεΐνη Ε6 εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα και στον πυρήνα των μολυσμένων κερατινοκυττάρων και έχει τη δυνατότητα να συνδέεται με διαφορετικές πρωτεΐνες (Nomine et al., 2006, Bullet et al., 2007). Μπορεί ακόμη να μετασχηματίζει κύτταρα NIH3T3 δημιουργώντας αθάνατα ανθρώπινα μαστικά κύτταρα (Band et al., 1991, Wazer et al., 1995), δεν μπορεί όμως να μετασχηματίζει κερατινοκύτταρα. Η αποτελεσματική αθανασία των ανθρώπινων κερατινοκυττάρων απαιτεί την ταυτόχρονη έκφραση των γονιδίων Ε6 και Ε7 (Nelson et al., 1989). Μία βασική λειτουργία της πρωτεΐνης Ε6 είναι η αλληλεπίδρασή της με την πρωτεΐνη TP53. H πρωτεΐνη TP53 αποτελεί καταστολέα όγκων, καθώς ρυθμίζει την έκφραση

22 πρωτεϊνών που εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Μία από αυτές τις πρωτεΐνες είναι ο αναστολέας της κινάσης της κυκλίνης p21 (Ko, Prives et al., 1996). Η πρωτεΐνη TP53 ενεργοποιείται όταν το κύτταρο βρίσκεται σε συνθήκες stress και επάγει την έκφραση της p21, η οποία με τη σειρά της αναστέλλει τον κυτταρικό κύκλο, κατευθύνοντας το κύτταρο είτε να επιδιορθώσει τη βλάβη, είτε να οδηγηθεί σε απόπτωση (Artandi et al., 2005). Σε ό, τι αφορά τη σύνδεση του μονοπατιού με τον HPV 16, η Ε6 προσδένεται στην πρωτεΐνη TP53 μαζί με την ουβικουιτινική λιγάση E6AP (Huibregtse et al., 1991). Ο σχηματισμός του συμπλόκου οδηγεί στην ουβικουιτινίωση της πρωτεΐνης TP53 και στην αποδόμησή της στο 26S πρωτεάσωμα (Pim et al., 2010, Fu et al., 2010). Ακόμη, η Ε6 αναστέλλει τη δράση της πρωτεΐνης TP53 συνδεόμενη στην p300/cbp, που αποτελεί συνενεργοποιητή της πρωτεΐνης TP53 (Huibregtse et al., 1991, Demarest et al., 2002). Ένας ακόμη ρόλος της πρωτεΐνης Ε6 αφορά την αλληλεπίδρασή της με τις πρωτεΐνες της οικογένειας PDZ. Οι πρωτεΐνες αυτής της οικογένειας αποδομούνται μέσω της σύνδεσής τους με το C-τελικό άκρο της πρωτεΐνης Ε6 των HPVs υψηλού κινδύνου. Η αποδόμηση οδηγεί στην ανάπτυξη επιδερμικής υπερπλασίας (Nguyen et al., 2003). Η πρωτεΐνη Ε6 συμμετέχει στη δημιουργία αθάνατων κυττάρων, ενεργοποιώντας την καταλυτική υπομονάδα της τελομεράσης htert (Klingelhutz et al., 1996). Η τελομεράση είναι ένα ένζυμο με τέσσερις υπομονάδες. Βασική της δράση είναι η προσθήκη εξαμερών επαναλήψεων στο τελομερικό άκρο των χρωμοσωμάτων. Η απώλεια δράσης της τελομεράσης επιδρά στη σμίκρυνση των τελομερών κατά την κυτταρική διαίρεση, οδηγώντας σταδιακά στη γήρανση των κυττάρων και στο θάνατο (Liu et al., 1999). Η Ε6 ενεργοποιεί την έκφραση της htert με συνδυαστική δράση διαμέσου c-myc και Sp1 (Kyo et al., 2001). Η εκτεταμένη ενεργοποίηση της hτert οδηγεί στη διατήρηση μεγάλων τελομερών κατά την κυτταρική διαίρεση και συνεπώς στην αναστολή της κυτταρικής γήρανσης και στην αθανατοποίηση των κυττάρων (Artandi et al., 2005). Εικόνα 11: Σχηματική απεικόνιση της ιικής ογκοπρωτεΐνης Ε6. Η αλληλουχία περιλαμβάνει δύο μοτίβα σύνδεσης ιόντων ψευδαργύρου, ενώ το καρβοξυτελικό άκρο περιέχει ένα μοτίβο σύνδεσης πρωτεΐνης PDZ.

23 Εικόνα 12: Παρουσίαση της αποικοδόμησης της πρωτεΐνης TP53 μέσω της δράσης της ιικής ογκοπρωτεΐνης E6. Εικόνα 13: Προβολή των κύριων λειτουργιών της ιικής ογκοπρωτεΐνης Ε6.

24 Ιική ογκοπρωτεΐνη Ε7 Η ιική ογκοπρωτεΐνη Ε7 σχετίζεται με τη δημιουργία αθάνατων κυττάρων καθώς και με την ιική παθογένεια. Διαθέτει 100 αμινοξέα και περιέχει τρεις διατηρημένες περιοχές, τη CR1, τη CR2 και τη CR3 (Barbosa et al., 1990, Dyson et al., 1992). H περιοχή CR1 περιλαμβάνει το αμινοτελικό άκρο ενώ η περιοχή CR2 περιέχει ένα μοτίβο LXCXE, το οποίο συμβάλλει στη σύνδεση της Ε7 με το ρετινοβλάστωμα (Dyson et al., 1992). Η περιοχή CR3 αποτελείται από δύο μοτίβα δακτύλων ψευδαργύρου. Η έκφραση της Ε7 απουσία της Ε6 δημιουργεί αθάνατα κύτταρα NIH3T3 και αθάνατα κερατινοκύτταρα (Μunger et al., 1989, 2004, Hebner et al., 2006). Η βασική λειτουργία της πρωτεΐνης Ε7 είναι η αλληλεπίδρασή της με την οικογένεια των πρωτεϊνών του ρετινοβλαστώματος (Rb) (Roman et al., 2006, Barrow et al., 2010). H οικογένεια αυτή περιλαμβάνει επίσης τις πρωτεΐνες p107 και p103 (Dyson et al., 1989). Σε επίπεδο ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου η αποφωσφορυλιωμένη μορφή της Rb δημιουργεί σύμπλοκα με το μεταγραφικό παράγοντα E2F/DP1, ο οποίος αναστέλλει την έκφραση γονιδίων που συμβάλλουν στην προώθηση του κυτταρικού κύκλου στη φάση S καθώς επίσης και στην προαγωγή του κυττάρου στην απόπτωση. Κατά τη μετάβαση από τη φάση G1 στη φάση S τα σύμπλοκα κυκλίνης κινάσης φωσφορυλιώνουν την Rb, η οποία απελευθερώνεται από το σύμπλοκο που σχηματίζει με το μεταγραφικό παράγοντα E2F και επάγει τη μεταγραφή των γονιδίων που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA. Σε ό, τι αφορά τη δράση του ιού, η Ε7 συνδέεται με την Rb επάγοντας την αποικοδόμηση της μέσω του μονοπατιού του ουβικουιτινικού πρωτεασώματος (Berezutskaya et al., 1997, Wang et al., 2001). Η πρόσδεση της Ε7 στην Rb απορρυθμίζει τον κυτταρικό κύκλο, με συνέπεια τον ανεξέλεγκτο κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Επιπλέον, η πρωτεΐνη Ε7 συνδέεται με τις κυκλίνες Α και Ε καθώς και με τους αναστολείς των κύκλινο-εξαρτώμενων κινασών (cdk) p21 και p27. Συγκεκριμένα, η Ε7 αυξάνει τα επίπεδα των κυκλινών Α και Ε που μπλοκάρουν την δράση των p21 και p27, επάγοντας τη φωσφορυλίωση της Rb και κατ επέκταση την πρόοδο του κυτταρικού κύκλου (Funk et al., 1997, Nguyen et al., 2008). H Ε7 αλληλεπιδρά με μία ακόμη ομάδα πρωτεϊνών, τις απακετυλάσες των ιστονών (HDACs). Σε φυσιολογικές συνθήκες, η πρωτεΐνη Rb συνδέεται με τις HDACS και τις στρατολογεί στους υποκινητές Ε2F. Oι HDACs εκφράζονται σε όλους τους ιστούς και η βασική τους λειτουργία είναι η μετακίνηση των ακετυλομάδων από τις ιστόνες, ενώ επιπρόσθετα απακετυλιώνουν τον παράγοντα E2F αναστέλλοντας τη λειτουργία του. Η πρόσδεση της Ε7 στις HDACs αφενός αναστέλλει τη σύνδεση της Rb-HDAC καταστέλλοντας τη λειτουργία της, αφετέρου διακόπτει την απακετυλίωση του E2F,

25 απορυθμίζοντας τον έλεγχο σύνθεσης των HDACs και προκαλώντας τελικά εκτεταμένη αντιγραφή του ιού (Brehm et al., 1999, Longworth et al., 2004). Εικόνα 14: Σχηματική απεικόνιση της ιικής ογκοπρωτεΐνης Ε7. Εικόνα 15: Παρουσίαση της επίδρασης των ιικών ογκοπρωτεϊνών Ε6 και Ε7 στη διαδικασία εισόδου του κυττάρου στη φάση S του κυτταρικού κύκλου Ιική πρωτεΐνη L1 Το καψίδιο των HPVs αποτελείται από τις όψιμες ιικές πρωτεΐνες L1 και L2 (Larsen et al., 1987). Η κύρια πρωτεΐνη του καψιδίου είναι η L1, η οποία έχει μέγεθος 55 kda και οργανώνεται σε ένα σχηματισμό 72 πενταμερών με εικοσαεδρική δομή (Baker et al., 1991, Hangensee et al., 1994). Η ιική πρωτεΐνη L1 παραμένει καλά συντηρημένη μεταξύ των διαφόρων τύπων HPVs και όταν εκφράζεται ως ευκαρυωτική ανασυνδυασμένη πρωτεΐνη έχει την

26 ικανότητα να αυτοοργανώνεται σε ψευδοϊοσωμάτια (VLPs, virus-like particles) (Zhou et al., 1991, Kirnbauer et al., 1993, Rose et al., 1993, Hagensee et al., 1993). Τα VLPs εμφανίζουν τους ίδιους επίτοπους με τους πραγματικούς ιούς, και είναι ειδικά για κάθε ξεχωριστό τύπο ιού (Christensen et al., 1990, Kirnbauer et al., 1994). Το αμινοξύ 202 είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την οργάνωση των VLPs της πρωτεΐνης L1, καθορίζοντας τόσο τη διαμόρφωση της πρωτεΐνης όσο και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών (Volpers et al., 1994). Μετά τη σύνθεσή της στο κυτταρόπλασμα, η πρωτεΐνη L1 κατευθύνεται στον πυρήνα, μέσω σημάτων πυρηνικού εντοπισμού (NLSs, nuclear localization signals) του καρβοξυτελικού άκρου της (Sun et al., 1995). Τα NLSs είναι μικρές αλληλουχίες 8-10 αμινοξέων που περιέχουν μεγάλη αναλογία θετικά φορτισμένων αμινοξέων, κυρίως λυσίνης και αργινίνης (Silver et al., 1991). Η πρωτεΐνη L1 περιέχει δύο NLSs αλληλουχίες στο καρβοξυτελικό άκρο της (Zhou et al., 1991). Η συναρμολόγηση των ιικών σωματίων λαμβάνει χώρα στον πυρήνα των επιμολυσμένων κυττάρων, ενώ η έναρξη μεταγραφής του γονιδίου L1 και η δημιουργία του ιού συνδέεται στενά με το στάδιο διαφοροποίησης των επιμολυσμένων κυττάρων. Η πρωτεΐνη L1 ανιχνεύεται κυρίως σε τελικά διαφοροποιημένα κύτταρα στις ανώτερες στοιβάδες του επιθηλίου. Η σχέση μεταξύ της έκφρασης των όψιμων γονιδίων και της επιθηλιακής κυτταρικής διαφοροποίησης ρυθμίζεται από περιοχές του ιικού mrna με ρυθμιστική δράση και από ιικούς μεταγραφικούς παράγοντες που συντίθενται στα προσβεβλημένα κύτταρα, ενώ πιθανώς εμπλέκονται και παράγοντες που σχετίζονται με την αυτορρύθμιση του ιού. Το mrna που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη L1 του καψιδίου περιέχει αλληλουχίες που αναστέλλουν την έκφραση της L1 μεταμεταγραφικά (Tan et al., 1995), ενώ ένα ανασταλτικό στοιχείο στην όψιμη 3 μη μεταφραζόμενη περιοχή (UTR, untranslated region) του HPV 16 δρα ανεξάρτητα (Kennedy et al., 1991). Έτσι εξηγείται και το ότι η έκφραση των καψιδιακών πρωτεϊνών του ιού περιορίζεται στα τελικά διαφοροποιημένα κερατινοκύτταρα. Τέτοιες ανασταλτικές αλληλουχίες βρίσκονται σε όψιμες 3 UTR γονιδιακές περιοχές και άλλων στελεχών, όπως στον HPV 1, καταδεικνύοντας πως οι αλληλουχίες αυτές είναι συντηρημένες και παίζουν σημαντικό ρόλο στον κύκλο ζωής του ιού (Tan et al., 1995) Ιική πρωτεΐνη L2 Η ιική πρωτεΐνη L2 έχει μέγεθος 50 kda και βρίσκεται σε μικρότερη συγκέντρωση συγκριτικά με την πρωτεΐνη L1, σε αναλογία 1/10 (Doorbar et al., 1987), ενώ περιέχει σήματα πυρηνικής εντόπισης για τη μεταφορά της στον πυρήνα μετά τη σύνθεσή της στο κυτταρόπλασμα. Η λειτουργία αυτής της πρωτεΐνης δεν είναι σαφής. Ενδέχεται πως παρόλο που δεν απαιτείται για τη σύνδεση υποδοχέων, η πρωτεΐνη L2 είναι απαραίτητη για τη λοιμογόνο δράση του ιού (Larsen et al., 1987, Zhou et al., 1993, Roden et al., 1994).

27 Η ανασυνδυασμένη L1 πρωτεΐνη αυτοοργανώνεται σε σωμάτια που μοιάζουν με ιοσωμάτια. Η οργάνωση αυτή, ενισχύεται από την παρουσία της πρωτεΐνης L2, η οποία απαιτείται τόσο για τη συνάθροιση των λοιμογόνων σωματίων του ιού όσο και για τη σύνδεση στο DNA (Zhou et al., 1991, Hagensee et al., 1993, Zhou et al., 1994). Συγκεκριμένα, όταν τα σήματα πυρηνικού εντοπισμού αποκόπτονται από την πρωτεΐνη L1, οι ακρωτηριασμένες L1 πρωτεΐνες διασπείρονται σε ολόκληρο το κύτταρο, λόγω όμως της συνέκφρασης της πρωτεΐνης L2 κατευθύνονται εκ νέου στον πυρήνα. Η πρωτεΐνη L2 συνδέεται στο DNA του ιού ενώ η L1 δεν συνδέεται. Το αμινοτελικό άκρο της πρωτεΐνης L2 και ιδιαίτερα τα πρώτα δώδεκα αμινοξέα λυσίνης ή αργινίνης θεωρούνται σημαντικά για τη συναρμολόγηση του καψιδίου, εισάγοντας το DNA του ιού στα ιικά σωμάτια που δημιουργούνται από την πρωτεΐνη L1. Επομένως, η πρωτεΐνη L2 κατευθύνει ουσιαστικά την L1 σε συγκεκριμένη θέση στον πυρήνα. Όταν οι πρωτεΐνες L1 και L2 συνεκφράζονται, η L1 εμφανίζει διάστικτη εντόπιση σε κάποια κύτταρα, παρόμοια μ αυτή της πρωτεΐνης L2 στα ίδια κύτταρα (Zhou et al., 1994) Μορφή του γενώματος Το γένωμα του ιού εντοπίζεται υπό μορφή επισώματος, ενσωματωμένο στο DNA του κυττάρου ξενιστή ή ταυτόχρονα και στις δύο μορφές. Σε μολυσμένα κύτταρα, στα οποία ο ιός έχει ήδη εγκατασταθεί, διατηρεί το γένωμα του υπό μορφή πλασμιδίου. Το γένωμα του ιού αντιγράφεται με συχνότητα μία φορά ανά κυτταρικό κύκλο στη φάση S και ο ιός εξασφαλίζει τη διατήρηση της μόλυνσης στα κύτταρα της βασικής στοιβάδας (Tonon et al., 2001, Andersson et al., 2005, Pett et al., 2006, Αrias Pulido et al., 2006, Huang et., 2006, Cheung et al., 2006, De Marco et al., 2007, Briolat et al., 2007, Li et al., 2008, Cricca et al., 2009, Matovina et al., 2009). Η ενσωμάτωση του DNA των HPVs μέσω μη ομόλογου ανασυνδυασμού στο γένωμα του κυττάρου ξενιστή σταθεροποιεί την έκφραση των ογκογονιδίων Ε6 και Ε7 σε υψηλά επίπεδα και συνδέεται με σοβαρές αλλοιώσεις (Wentzensen et al., 2004, Ziegert et al., 2013). Προσεγγιστικά, ο ιός βρίσκεται σε επισωμική μορφή σε αλλοιώσεις τύπου CIN1 και συνδέεται με χαμηλά επίπεδα έκφρασης των Ε6 και Ε7, ενώ εμφανίζεται σε ενσωματωμένη μορφή στο 5% των αλλοιώσεων CIN2, στο 16% των αλλοιώσεων CIN3 και στο 87% των περιπτώσεων διηθητικού καρκίνου (Klaes et al., 1999). Η ενσωμάτωση του ιικού DNA γίνεται μέσω ρήξης της συνέχειας του γονιδίου Ε2, κυρίως στη θέση μεταξύ των νουκλεοτιδίων 3243 και Ωστόσο, σε ορισμένες σπάνιες περιπτώσεις η ενσωμάτωση του ιικού DNA γίνεται μέσω διάσπασης της συνέχειας της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας σε θέσεις κοντά στο γονίδιο Ε1 και σπανιότερα σε θέσεις πλάι στο γονίδιο Ε4 (Chen et al., 1994, Kalantari et al., 1998, Lukaszuk et al., 2003, Arias Pulido et al., 2006, Cricca et al., 2009). H διάσπαση του γονιδίου Ε2 είναι ένα γεγονός που συμβαίνει σχετικά νωρίς μετά τη μόλυνση του κυττάρου από τον ιό. Επιπλέον αποτελεί ένα κρίσιμο σημείο ως προς

28 την έναρξη της τραχηλικής νεοπλασίας και ένα πιθανό μοριακό δείκτη της εξέλιξης της νόσου. Η θραύση των γονιδίων Ε2 και Ε1 απορυθμίζει τον έλεγχο της μεταγραφής των ογκογονιδίων Ε6 και Ε7 με αποτέλεσμα να μεταγράφονται σε υψηλότερα επίπεδα. Ακόμη, τα μετάγραφα των ενσωματωμένων ογκογονιδίων είναι πλέον πιο σταθερά καθώς περιλαμβάνουν επιπλέον κυτταρικές αλληλουχίες (Lehn et al., 1988, Couturier et al., 1991, Arias Pulido et al., 2006, Cricca et al., 2009). Επομένως, τα τραχηλικά κύτταρα που φέρουν ενσωματωμένα ιικά ογκογονίδια διαθέτουν ένα ισχυρό εξελικτικό πλεονέκτημα έναντι των υπολοίπων, μα και μεγαλύτερη πιθανότητα να μετατραπούν σε καρκινικά επιθηλιακά κύτταρα (Huang et al., 2006, Kulmala et al., 2006, Cricca et al., 2009). Σε καρκινικά κύτταρα παρατηρούνται ποικίλες κυτταρογενετικές αλλαγές, οι οποίες περιλαμβάνουν απώλεια ή κέρδος λειτουργίας κυτταρικών γονιδίων. Τέτοιες κυτταρογενετικές αλλαγές συμβαίνουν κατά την ενσωμάτωση του ιού με αποτέλεσμα να επηρεάζεται ένας αριθμός κυτταρικών γονιδίων. Κάποια γονίδια, γνωστά για την επίδραση που ασκούν στην ανάπτυξη καρκίνου, διαρρηγνύονται λόγω της ενσωμάτωσης (Wentzensen et al., 2004). Ειδικότερα, η ενσωμάτωση του HPV 16 κοντά στο πρωτοογκογονίδιο c-myc συναντάται στο 10% των περιπτώσεων καρκίνου του τραχήλου της μήτρας, ενώ σχετίζεται και με την αυξημένη έκφραση του ογκογονιδίου (Durst et al., 1987, Wentzensen et al., 2004, Herrick et al., 2005). Άρα λοιπόν, η θέση ενσωμάτωσης του ιού στο κυτταρικό χρωμόσωμα, εκτός από την εκτεταμένη ενεργοποίηση των ογκογονιδίων Ε6 και Ε7, παίζει σημαντικό ρόλο και στην ανάπτυξη καρκινικών αλλοιώσεων. Εικόνα 16: Σχηματική αναπαράσταση της ρήξης των γονιδίων Ε1 και Ε2 και της ενσωμάτωσης του ιού στο κυτταρικό χρωμόσωμα.

29 1.4. Κύκλος ζωής των Human Papilloma Viruses (HPVs) Είσοδος του ιού στο κύτταρο Ο κύκλος ζωής των ιών Papilloma ακολουθεί το πρόγραμμα διαφοροποίησης των κερατινοκυττάρων του ξενιστή. Πρωτίστως, τα ιικά σωμάτια προσβάλλουν τους επιθηλιακούς ιστούς μέσω μικροτραυματισμών και μ αυτό τον τρόπο ο ιός καταφέρνει να εισβάλλει στα κύτταρα της βασικής στοιβάδας. Συγκεκριμένα, ο ιός εισέρχεται στα βασικά επιθηλιακά κύτταρα μέσω της σύνδεσής του με τη θειϊκή ηπαρίνη, η οποία αποτελεί βασικό συστατικό των πρωτεογλυκανών που αλληλεπιδρούν με την κυτταρική μεμβράνη (Shafti Keramat et al., 2003, Johnson et al., 2009). Ωστόσο, ο HPV απαιτεί την παρουσία και ενός δεύτερου υποδοχέα για την αποτελεσματική είσοδό του στο κύτταρο ξενιστή. Χαρακτηριστική περίπτωση αποτελούν οι α6 ιντεγκρίνες (Yoon et al., 2001, Surviladze et al., 2012). Πρόσφατα, αποδείχθηκε ότι η λαμινίνη 5 είναι ένας ακόμη παράγοντας, ικανός να λειτουργεί ως υποδοχέας του HPV στην επιφάνεια των κερατινοκυττάρων (Culp et al., 2006). Μετά την πρόσδεση στον υποδοχέα του, ο ιός εισέρχεται στο κύτταρο με ενδοκυττάρωση σε κυστίδια κλαθρίνης ή καβεολίνης, γεγονός που εξαρτάται από τον τύπο του ιού. Οι HPV 16 και HPV 58 συνδέονται σε κυστίδια κλαθρίνης, ενώ ο HPV 31 σε κυστίδια καβεολίνης (Bousarghin et al., 2003). Στη συνέχεια, τα ιικά σωμάτια αποσυναρμολογούνται στα ενδοσώματα ή/και στα λυσοσώματα και το ιικό DNA μεταφέρεται στον πυρήνα με τη βοήθεια της καψιδιακής πρωτεΐνης L2 (Day et al., 2004, Schelhaas et al., 2012). Εικόνα 17: Είσοδος του ιού στο κύτταρο.

30 Αντιγραφή του ιικού γενώματος Οι ιοί Papilloma αντιγράφουν το γένωμα τους σε διάφορες περιόδους κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους και μάλιστα με διαφορετική συχνότητα. Σε πρώτη φάση, τα κύτταρα της βασικής στοιβάδας μολύνονται από τον ιό και παρατηρείται εκτεταμένη ενίσχυση του ιικού γενώματος μεταξύ αντιγράφων σε κάθε κύτταρο (Fields et al., 1996, Maglennon et al., 2011). Σε αυτό το στάδιο, το ιικό γένωμα παραμένει εντός του πυρήνα ως επίσωμα. Η επόμενη φάση του πολλαπλασιασμού του ιικού γενώματος πραγματοποιείται κατά τη διαίρεση των κυττάρων της βασικής στοιβάδας στη φάση S. Σε αυτό το στάδιο, το ιικό DNA αντιγράφεται μαζί με το DNA του κυττάρου ξενιστή δημιουργώντας δυο αντίγραφα, ένα σε κάθε θυγατρικό κύτταρο (Parish et al., 2006, Mc Bride et al., 2008, Pyeon et al., 2009). Η τελευταία φάση αντιγραφής του ιικού γενώματος λαμβάνει χώρα στα μολυσμένα κύτταρα των ανώτερων στοιβάδων. Σε αυτά τα κύτταρα υφίσταται έξαρση της αντιγραφής με συνέπεια τη σύνθεση του ιικού DNA που τελικά εισέρχεται στα νεοσχηματιζόμενα ιικά σωμάτια (Hoffmann et al., 2006). Τα πρώτα γονίδια που εκφράζονται μετά τη μόλυνση είναι τα Ε1 και Ε2, που επάγουν την αντιγραφή του DNA, ενώ η πρωτεΐνη Ε2 δρα ως μεταγραφικός ενεργοποιητής ή καταστολέας, ρυθμίζοντας τη δράση των γονιδίων Ε6 και Ε7. Οι γενετικές αλλαγές, όπως η ενσωμάτωση του ιικού γενώματος στο χρωμόσωμα του κυττάρου ξενιστή με παράλληλη ρήξη και απενεργοποίηση του γονιδίου Ε2 (Corden et al., 1999, Pett et al., 2006), μα και οι μεταλλάξεις στο ίδιο το γονίδιο Ε2, οδηγούν σε αυξημένη έκφραση των ογκοπρωτεϊνών Ε6 και Ε7. Οι ιικές αυτές πρωτεΐνες με τη σειρά τους, επάγουν τον κυτταρικό μετασχηματισμό προκαλώντας αποσταθεροποίηση του DNA του κυττάρου και οδηγώντας τελικά στην ανάπτυξη καρκίνου. Εικόνα 18: Αντιγραφή του ιικού γενώματος.

31 Μεταγραφή του ιικού γενώματος Οι ιοί Papilloma προσβάλλουν τα κύτταρα της βασικής στοιβάδας του επιθηλίου. Η αντιγραφή και η έκφραση των γονιδίων του ιού εξαρτάται βέβαια από το πρόγραμμα διαφοροποίησης των κερατινοκυττάρων, όμως ο μηχανισμός με τον οποίο η διαφοροποίηση των κερατινοκυττάρων ρυθμίζει την έκφραση των γονιδίων του ιού δεν είναι πλήρως κατανοητός (Zheng et al., 2006). Στα αδιαφοροποίητα ή ενδιάμεσα διαφοροποιημένα κερατινοκύτταρα εκφράζονται από την πρώιμη περιοχή του ιικού γενώματος έξι μη δομικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες Ε1, Ε2, Ε4, Ε5, Ε6 και Ε7. Τα έξι πρώιμα ανοιχτά πλαίσια ανάγνωσης των γονιδίων Ε1, Ε2, Ε4, Ε5, Ε6 και Ε7 βρίσκονται υπό τον έλεγχο του πρώιμου μεταγραφικού ενεργοποιητή p97 για τον HPV 16 και HPV 31 και p105 για τον HPV 18. Ο παράγοντας p97 εντοπίζεται ανοδικά του ανοιχτού πλαισίου ανάγνωσης του Ε6 και είναι υπεύθυνος για την ενεργοποίηση όλων των πρώιμων γονιδίων. Στα διαφοροποιημένα κερατινοκύτταρα εκφράζονται από την όψιμη περιοχή του ιικού γενώματος, οι καψιδιακές πρωτεΐνες L1 και L2, οι οποίες είναι απαραίτητες για το σχηματισμό του ιικού καψιδίου και το πακετάρισμα του ιικού γενώματος στα νεοσχηματιζόμενα ιικά σωμάτια (Doorbar et al., 2012). Τα όψιμα ανοιχτά πλαίσια ανάγνωσης των γονιδίων L1 και L2 βρίσκονται υπό τον έλεγχο του πρώιμου μεταγραφικού ενεργοποιητή p670. O παράγοντας αυτός βρίσκεται εντός του ανοιχτού πλαισίου ανάγνωσης του γονιδίου Ε7 και είναι υπεύθυνος για την έκφραση όλων των όψιμων ιικών γονιδίων (Grassmann et al., 1996). Εικόνα 19: Μεταγραφή του ιικού γενώματος.

32 Σύνθεση του ιικού γενώματος Αυτό το στάδιο του κύκλου ζωής των ιών Papilloma περιλαμβάνει την τοποθέτηση πολλαπλών αντιγράφων του ιικού γενώματος εντός των νεοσχηματιζόμενων καψιδίων και τη σύνθεση των ιικών σωματίων. Η συναρμολόγηση των νέων μολυσματικών ιικών σωματίων στην ανώτερη επιθηλιακή στοιβάδα, απαιτεί εκτός από τις καψιδιακές πρωτεΐνες L1 και L2 και την παρουσία της πρωτεΐνης Ε2 (Day et al., 1998), η οποία συμβάλλει στην τοποθέτηση του ιικού γενώματος εντός των νεοσχηματιζόμενων καψιδίων (Buck et al., 2004). Η καψιδιακή πρωτεΐνη L2 εντοπίζεται στον πυρήνα, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις συνδέεται άμεσα με το DNA και επάγει το πακετάρισμα του ιικού γενώματος εντός του καψιδίου (Fay et al., 2004). Η καψιδιακή πρωτεΐνη L1 εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα και είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό των L1 πενταμερών, που αποτελούν βασικές δομικές μονάδες του καψιδίου του ιού (Florin et al., 2002). Η ωρίμανση των ιικών σωματίων πραγματοποιείται όταν τα μολυσμένα από τον ιό κύτταρα ανέλθουν στην επιθηλιακή στοιβάδα Έξοδος του ιού από το κύτταρο Τελικά, ο ιός απελευθερώνεται από το κερατινοποιημένο κάλυμμα που σχηματίζεται στην κυτταρική επιφάνεια. Ο συγκεκριμένος ιός δεν προκαλεί λύση των μολυσμένων κερατινοκυττάρων, ενώ ο ακριβής μηχανισμός απελευθέρωσης από το κύτταρο δεν είναι γνωστός (Lehr et al., 2004). Στη διαδικασία αυτή πιθανώς εμπλέκεται η πρωτεΐνη Ε1^Ε4. Η πρωτεΐνη καταστρέφει το δίκτυο ινιδίων κερατίνης που αναπτύσσεται στην επιφάνεια των μολυσμένων κερατινοκυττάρων, αποδεσμεύοντας και απελευθερώνοντας έτσι τα νεοσχηματιζόμενα ιικά σωμάτια από το κύτταρο (Roberts et al., 1997). Εικόνα 20: Έξοδος του ιού από το κύτταρο.

33 Ιστολογικές αλλοιώσεις Σε μοριακό επίπεδο, οι αρχικές αλλοιώσεις στο επιθήλιο, που ιστολογικά ταξινομούνται ως CIN1, συνδέονται με συνεχή αναπαραγωγή και διείσδυση του ιού (Mahdavi et al., 2005). Η μετάπτωση σε υψηλότερου βαθμού δυσπλασίες CIN2,3 και τελικά σε καρκίνο σχετίζεται συνήθως με τη μετατροπή του ιικού γενώματος από επισωμική σε ενσωματωμένη μορφή. Η ενσωμάτωση ωστόσο του γενετικού υλικού του ιού στο γένωμα του κυττάρου ξενιστή δεν είναι από μόνη της ικανή να προκαλέσει κακοήθη εξαλλαγή. Η συγκεκριμένη μετατροπή αποτελεί εξαιρετικά πολύπλοκη διαδικασία, στην οποία συμβάλλουν μάλιστα ποικίλοι παράγοντες, όπως η έκφραση κυτταροκερατινών, η συμμετοχή ογκοπρωτεϊνών, οι γενετικές μεταλλάξεις καθώς και τα ανοσολογικά στοιχεία του ξενιστή. Η λοίμωξη λοιπόν από τον HPV αποτελεί το εναρκτήριο γεγονός, το οποίο μέσω μίας πολύπλοκης διαδικασίας είναι πιθανό να έχει ως εξέλιξη την πρόκληση καρκίνου (Heise et al., 2003). Εικόνα 21: Παρουσίαση του φυσιολογικού επιθηλίου, της ενδοεπιθηλιακής νεοπλασίας τραχήλου (CIN1, CIN2, CIN3) και του καρκίνου.

34 Εικόνα 22: Συνοπτική απεικόνιση της συνολικής πορείας των HPVs.

35 Ποσοτική ή Πραγματικού Χρόνου Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης Η τεχνική Real Time PCR βασίζεται στην επαναστατική μεθοδολογία της ποσοτικής PCR. Περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1993 από τον Higuchi και τους συνεργάτες του και αναφέρεται στην ενίσχυση του DNA με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, η οποία ελέγχεται ενώ εξελίσσεται. Το πλεονέκτημα της μεθόδου είναι η δυνατότητα που προσφέρει στον ερευνητή να καθορίζει το ποσό του αρχικού DNA στο δείγμα πριν την ενίσχυση με PCR. Τα τελευταία χρόνια η χρήση της γίνεται ολοένα και πιο ευρεία, εξαιτίας του αυξανόμενου αριθμού θερμοκυκλοποιητών Real Time PCR στην αγορά και της επακόλουθης πτώσης του κόστους τους όπως επίσης και των τιμών των αντιδραστηρίων. Η Real Time PCR ή PCR σε πραγματικό χρόνο αποτελεί λοιπόν μία ποσοτική αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, κατά την οποία η μεγέθυνση του DNA στόχου και η ανίχνευση του προϊόντος γίνονται ταυτόχρονα στο ίδιο σωληνάριο, καθώς το προϊόν που παράγεται συνδέεται με μία φθορίζουσα χρωστική ουσία, η οποία ανιχνεύεται από το οπτικό σύστημα του ειδικού κυκλοποιητή της Real Time PCR. Μέσω του συγκεκριμένου οργάνου, καταγράφεται η κινητική της μεγέθυνσης του DNA από την ένταση του σήματος του φθορισμού, που αντανακλά το ποσό του συντιθέμενου νέου DNA. Έτσι, καθίσταται δυνατή η επακριβής μέτρησή του. Η Real Time PCR μετρά τα προϊόντα PCR καθώς συσσωρεύονται ή μετρά σε πραγματικό χρόνο το ποσό των προϊόντων PCR σε σημείο όπου η αντίδραση βρίσκεται ακόμη στην εκθετική φάση χρησιμοποιώντας την τεχνολογία των φθοριζουσών χρωστικών ουσιών. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης PCR, ένα σήμα φθορίζουσας χρωστικής καθορίζει το σημείο στο οποίο μπορούν να συγκριθούν όλα τα δείγματα συνολικά. Το κατώφλι υπολογίζεται ως συνάρτηση του ποσού του υποβάθρου της φθορίζουσας χρωστικής. Τελικά, ο κλασματικός αριθμός των κύκλων PCR που απαιτούνται ώστε να παράγουν αρκετό σήμα φθορίζουσας χρωστικής ικανό να φθάσει σε αυτό το κατώφλι, χαρακτηρίζεται ως κατώφλι κύκλου (cycle threshold, Ct). Οι τιμές του Ct εξαρτώνται απόλυτα από το αρχικό ποσό του δείγματος και αποτελούν τη βάση για τον υπολογισμό των αντιγράφων DNA ή των επιπέδων έκφρασης του mrna. Η γραφική παράσταση πολλαπλασιασμού αποτελεί στην ουσία τη συνάρτηση του φθορισμού σε σχέση με τον αριθμό των κύκλων. Ως γραμμή βάσης ορίζονται οι κύκλοι PCR κατά τους οποίους το σήμα συσσωρεύεται μεν αλλά βρίσκεται κάτω από τα όρια ανίχνευσης του μηχανήματος. Το συγκεκριμένο σήμα χρησιμοποιείται για τη χάραξη του κατωφλιού. Το κατώφλι υπολογίζεται πολλαπλασιαζόμενο 10 φορές σε σχέση με την κανονική παρέκκλιση από το μέσο σήμα της χρωστικής της βασικής γραμμής. Σήμα χρωστικής το οποίο ανιχνεύεται πάνω από το κατώφλι θεωρείται πραγματικό και χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του κατωφλιού κύκλου (Ct) για